[发明专利]一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料及其制备方法

说明书

本发明属于固固相变材料的合成技术，尤其是涉及一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料及其制备方法。其公开了一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料，其结构式为，其中，n对应聚乙二醇(PEG)的分子量。其制备方法，包括如下步骤，步骤1：将摩尔比为2:1的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与PEG进行封端反应，得到端基为异氰酸酯基的预聚物；步骤2：向步骤1得到的预聚物体系中加入与PEG具有等摩尔羟基含量的三乙醇胺(TEOA)和一定量的催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，混合均匀后得到中间产物；步骤3：将步骤2得到的中间产物倒入聚四氟乙烯模具，在鼓风干燥箱中热固化成型，得到厚度为0.4±0.1mm的固固相变材料。

技术领域

本发明属于固固相变材料的合成技术，尤其是涉及一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料及其制备方法。

背景技术

相变材料由于其在相变过程中独特的潜热存储能力被广泛应用于热能存储、电子器件及人体的热管理等领域。有机固液相变材料由于其高相变焓值、低过冷程度、质轻、优异的生物相容性及无毒性等优点而受到广泛关注。常见的有机固液相变材料有：石蜡(PW)，脂肪酸和聚乙二醇(PEG)等。然而，固液相变材料在相变过程中易发生泄漏；并且其机械性能较差，在使用过程中易破损。这些缺点限制了固液相变材料的直接应用。

为了解决固液相变材料的上述缺点；近年来，有学者提出通过将具有相变功能的结构单元引入交联的聚合物骨架中来制备固固相变材料。固固相变材料彻底解决了固液相变材料易泄漏和机械性能差的缺点，具有更广阔的应用前景。然而，这些具有永久化学交联结构的固固相变材料不能够回收以及再加工，这会引起严重的环境污染和资源浪费。

受启发于目前广泛报道的热固性vitrimer树脂，动态交联的化学网络可以赋予相变材料优异的形状稳定性的同时也赋予固固相变材料可回收以及可再加工能力。然而，目前文献报道中还没有一种可快速制备的兼具可回收和可再加工能力的固固相变材料。通过化学结构设计，得到一种可回收和可再加工的固固相变材料是有机相变材料合成的一个技术瓶颈。本发明通过将聚乙二醇(PEG)作为相变单元，二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)作为封端剂，三乙醇胺(TEOA)作为交联剂，通过热固化一次成型制备出氨酯键交联的固固相变材料。由于存在稳定的化学交联结构，该固固相变材料展示出优异的形状稳定性和机械柔性；并且通过调节PEG的分子量可以有效调节固固相变材料的相变性能。同时，由于氨酯键具有优异的动态性，该固固相变材料可通过简单热压成型实现回收与再加工。本发明制备的相变材料同时具有热能存储能力、可回收性以及机械柔性，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料及其制备方法，解决现有的固液相变材料易泄漏、机械性能差的缺点；永久交联的固固相变材料不能回收和再加工的技术问题。本发明在将PEG引入一个动态氨酯键交联的聚合物骨架中，PEG链段的熔融与结晶赋予材料热能存储的能力；稳定的化学交联结构赋予材料优异的形状稳定性及机械柔性。同时，氨酯键的动态性使得该固固相变材料具有快速回收和再加工的能力。这些性能的结合使得该相变材料具有广阔的应用前景。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料，其结构式为，

其中，n对应聚乙二醇(PEG)的分子量。

一种基于动态氨酯键的可回收、可再加工的固固相变材料的制备方法，包括如下步骤，

步骤1：将摩尔比为2:1的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与PEG进行封端反应，得到端基为异氰酸酯基的预聚物；

步骤2：向步骤1得到的预聚物体系中加入与PEG具有等摩尔羟基含量的三乙醇胺(TEOA)和一定量的催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，混合均匀后得到中间产物；